城市化對城市公園的影響

1城市地震斷裂帶概述中國位于世界兩個大地震帶環(huán)太平洋地震帶和歐亞地震帶之間。受太平洋板塊、印度板塊和菲律賓海板塊的擠壓，地震擾動帶非?；钴S。地震主要分布在臺灣省、西南地區(qū)、西北地區(qū)、華北地區(qū)、東南沿海地區(qū)五個區(qū)域和23條地震帶上。地震活動頻度高、強度大、震源淺,分布廣,是一個震災嚴重的國家。我國是世界上最著名的文明古國之一,大部分城市是從古至今由聚落逐漸演變而成的,雖然古人在城市選址中應用傳統(tǒng)的風水理論,綜合考慮水源、地勢、資源、環(huán)境等諸多因素后,盡量減少了自然災害的影響,但地震較長時間才爆發(fā)一次,休眠期時對周邊環(huán)境基本無影響,受到技術水平的限制,城市選址時難以避開地震斷裂帶的影響。尤其是華北地震區(qū),是我國的政治、經濟、文化中心,人口稠密、大城市集中,有大量的地震斷裂帶與城市交錯在一起。近年來,隨著城市的快速發(fā)展,城市可開發(fā)用地量逐年減少。公園綠地由于其對地質條件要求相對較低,公園內部建筑物和構筑物密度低,體量小,高度也較小,因此可以嘗試將部分地質較為穩(wěn)定、沉降變形較小的地震斷裂帶區(qū)域進行開發(fā)改造,成為城市公園和郊野公園,而將地質情況較好的城市區(qū)域留給較高程度的城市開發(fā)。2可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的確定地震斷裂帶的研究始于20世紀初,自20世紀70年代以來,隨著研究方法和儀器的不斷更新,地震斷裂帶的研究進入了系統(tǒng)全面的階段,但在目前眾多的研究工作中,斷裂帶產生的機理、對城市工程造成的影響和相應的防治措施成為主要焦點,對地震斷裂帶區(qū)域的土地規(guī)劃利用較少,閑置現(xiàn)象嚴重。在國內城市中,西安唐山等少數(shù)城市對斷裂帶區(qū)域土地利用規(guī)劃方面進行了一定的研究和嘗試。西安市在十二五規(guī)劃和2008年-2020年西安城市總體規(guī)劃中,為緩解城市發(fā)展及人口增長所帶來的城市擁擠,土地資源緊張的問題,對西安市的14條斷裂帶進行了合理布局規(guī)劃,將其作為城市綠化用地、城市公園和地質公園等方式進行利用唐山市自1976年唐山大地震以來,城市建設以恢復工農業(yè)生產為主,城市綠地和公園較為缺乏,為有效改善城市生態(tài)環(huán)境,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,市政府會同有關勘查設計單位,將唐山市南部的南湖區(qū)域規(guī)劃為唐山南湖城市中央生態(tài)公園,公園同時位于唐山-豐南斷裂和開灤煤礦的采煤沉降區(qū)上,區(qū)域內沉降開裂較為嚴重,在經過充分勘查和合理規(guī)劃設計后,現(xiàn)已成為唐山市最大最重要的城市公園。通過對這些公園的對比研究,與常規(guī)的城市公園相比,地震斷裂帶區(qū)域的城市公園設計需要注意以下幾點:2.1公園在規(guī)劃設計前,首先應會同地質勘察部門,對場地的地質條件及穩(wěn)定性進行論證。然后充分考慮斷裂帶區(qū)域的地質影響,在保證安全的前提下,開展地震斷裂帶區(qū)域的公園規(guī)劃設計和工程設計。2.2保證場地的安全穩(wěn)定是首先需要解決的問題,因此必須由地質部門經過詳細勘察后給出建設意見,劃分不同級別的避讓區(qū)。2.3在明確避讓區(qū)的基礎上,開展公園具體設計,合理布局,對游人活動進行引導,避讓區(qū)內以通行為主,減少停留類的活動。2.4需要注意斷裂帶的沉降和變形對公園內園路、水系、市政管線、種植等的影響,應采取一定工程措施,增強各類設施應對場地沉降變形的能力,將災害可能造成的損失減小到最小程度。2.5結合周邊用地性質,在公園安全區(qū)內設置應急避險場地。3昌平市濱河森林公園設計案例分析3.1公園區(qū)域地質條件自中生代燕山運動以來,北京地區(qū)形成了一系列以北東及北西向為主的斷裂構造。北京平原區(qū)大型斷裂有八寶山斷裂、黃莊—高麗營斷裂、良鄉(xiāng)—前門—順義斷裂、南苑—通縣斷裂及禮賢—夏墊斷裂、永定河斷裂和南口—孫河斷裂等多條斷裂帶。其中黃莊—高麗營斷裂帶從昌平濱水森林公園中央橫穿而過。黃莊—高麗營斷裂是北京平原區(qū)重要的斷裂之一,是劃分京西隆起與北京拗陷的界線。該斷裂自中生代晚期以來一直持續(xù)活動。通過對斷裂帶周邊村莊及小區(qū)的勘察,發(fā)現(xiàn)存在多處墻體和地面開裂情況,經區(qū)域內探槽勘察,斷裂的地表斷面位置與地裂縫完全一致,說明黃莊—高麗營斷裂目前仍處于活動中昌平濱水森林公園位于北京市昌平區(qū)北七家鎮(zhèn),溫榆河故道的老河灣地區(qū),現(xiàn)狀是苗圃和農田,占地面積314hm經北京市水文地質工程地質大隊勘察,公園范圍內的地裂縫在裂縫兩側致災程度表現(xiàn)出由內向外衰減的特點。通過調查發(fā)現(xiàn),下盤影響帶寬度從8.7m~17.4m不等,上盤影響寬度較大,從19.4m~49.5m不等。受斷裂帶和過量開采地下水的影響,近期年均沉降量約為2~3cm,未來隨著南水北調工程的投入使用,過量開采地下水的形勢逐年得到緩解,沉降量會逐年降低3.2園區(qū)的設計、布局、原則和技術要點3.2.1地震斷裂帶對環(huán)境的影響公園的規(guī)劃設計遵循安全性、生態(tài)性、舒適性的原則,首先需要考慮到地震斷裂帶的安全因素,包括其對水體、交通、建筑、市政等建設的影響,同時還需兼顧地震災害發(fā)生時的應急避險功能。其次作為生態(tài)型的城市綠地,需要滿足改善區(qū)域內生態(tài)環(huán)境,滿足周邊市民休憩娛樂的要求。3.2.2交通流場設計公園總體規(guī)劃布局中斷裂帶避讓區(qū)應盡量設計成密林區(qū)等游人不易進入的區(qū)域,公園主入口、停車場、主要活動廣場、主要景觀節(jié)點、建構筑物等均應避開斷裂帶主裂縫區(qū)域,盡量設置在Ⅲ類建筑避讓區(qū)外。交通流線設計中,除必須穿越斷裂帶的主園路外,盡量減少二三級園路在斷裂帶區(qū)域的穿越,這樣做首先是減少了游人在斷裂帶區(qū)域的停留,發(fā)生地震變形時減少對游人的傷害,其次由于場地每年都會有輕微沉降,橫跨斷裂帶的硬質鋪裝不可避免的會出現(xiàn)裂縫,減少穿越的園路有利于減少后期維護費用。公園本身建筑密度較低,可根據(jù)需要靈活布局,將大體量建筑分散成若干1~2層的小體量單體。根據(jù)地裂縫勘察報告的要求,所有建構筑物均布置在Ⅰ、Ⅱ類建筑物避讓區(qū)外,設防烈度均按8度進行設計。3.2.3土山重疊作用公園位于溫榆河故道老河灣區(qū)域,為增加該區(qū)域的滯洪和水體自凈能力,將原河道進行擴大,形成約8hm人工堆疊的土山位于斷裂帶主斷裂上,經地質專家論證,主裂縫上堆疊人工填土能將裂縫的能量進行擴散,有利于減緩裂縫和沉降的影響。土山堆疊過程中,應將山體的穩(wěn)定性放在首位,首先在設計上將山體最大坡度控制在1:3以內,小于土壤自然安息角。其次采用分層碾壓夯實的回填方式,尤其是廣場、跌水花池、溪流等重點區(qū)域,每層回填厚度不超過30cm,各層密實度均不小于93%。3.2.4排水系統(tǒng)及土山防水場地位于溫榆河故道,根據(jù)地勘鉆孔報告,場地淺層地下水位較高,且地下有多層連續(xù)的不透水層,以砂質粘土和粉質粘土為主,因此濕地區(qū)和主湖不設人工防水層,避免了斷裂帶對人工防水層的影響(圖2)。除主湖和人工濕地外,人工土山上布置溪流和跌水花臺,對山體雨水進行匯集后排入濕地區(qū),考慮到山體位于斷裂帶主裂縫上方,因此溪流和跌水花臺的工程做法必須滿足斷裂帶今后沉降和開裂的要求(圖3)。溪流采用軟質池底,用自然置石和緩坡入水的駁岸進行收邊,未來出現(xiàn)裂縫時將裂縫位置填土平整后即可完成修補。跌水花臺采用小型化水池設計,避免水池面積過大時發(fā)生斷裂。人工堆筑的土山以沙土、壤土為主,缺乏天然防水性,必須做好水系防水工作,如發(fā)生滲漏,會增加山體的含水量,對山體穩(wěn)定性有不利影響。在防水材料選擇上,考慮到未來可能發(fā)生的開裂和沉降,應選用強度高、拉伸率較好、彈性較好的防水材料。由上表可見,水利上和園林景觀中常用的膨潤土防水毯以及建筑中常用的改性瀝青等材料拉伸性均較差,沉降或裂縫開裂后極易被拉斷,無法滿足出現(xiàn)形變后的防水要求,防水卷材需要從硫化橡膠類和樹脂類材料中選擇,綜合考慮材料壽命、拉伸性、抗高溫和低溫能力后,選用三元乙丙橡膠卷材作為防水材料防水卷材在設計和使用中需要注意以下幾點:首先,應注意保護,尤其應用于軟質池底時,需在卷材上下鋪設細砂或過篩土,以免施工時被碎石扎破;其次,卷材的搭接應使用膠粘或熱熔粘,保證搭接部分的密封性、拉伸強度和拉伸率;第三,施工時應將防水卷材均勻的松皺鋪設,整體松鋪可變富余量不應小于3%,此外,應每隔一段距離(一般為8~10m)以及在跌水、管涵等重點部位預留出多余彎折的防水卷材,發(fā)生變形時預留的余量會隨著裂縫和沉降的發(fā)生而展開,繼續(xù)起到防水的作用3.2.5駁岸的變質性場地內有部分濕地位于斷裂帶上,故在駁岸設計時,應避免使用鋼筋混凝土和漿砌毛石等剛性駁岸。本區(qū)域主要采用木樁駁岸、石籠駁岸和拋石駁岸(圖4),這三類駁岸均有較好的形變能力,能在場地出現(xiàn)斷裂和沉降時保持較好的穩(wěn)定性。濕地作為公園內凈化水體的重要場所,有著較高的生態(tài)效益和景觀效益,因此不可避免的需要布置棧道供游人進入濕地,提供科普教育、游玩休憩等功能。在棧道設計中,避免使用傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結構,改為采用木樁+鋼龍骨的結構形式,鋼木材料本身有一定彈性,用角鋼和螺栓連接后,形成一個有彈性的整體,對于較小的不均勻沉降有較好的應變效果。3.2.6地表材料的鋪設斷裂帶區(qū)域的硬質鋪裝容易發(fā)生地面開裂、不均勻沉降等問題,主園路以瀝青材料為面層,以二灰碎石、水泥穩(wěn)定碎石等半剛性材料作為路面基層,有一定的適應拉伸形變能力,發(fā)生斷裂時也便于進行修補。穿越斷裂帶區(qū)域的次級園路可采用透水磚、燒結磚等砌塊類鋪裝,以碎石層和粗砂層作為基層和找平層,變形后便于進行翻修。支路可采用散鋪類材料,如散鋪碎石、汀步等。需要注意的是應盡量避免使用露骨料混凝土、水洗石等剛性整體式鋪裝材料,其抗拉性能較弱,容易發(fā)生開裂,遭受破壞后不易修復。3.2.7適當降低苗木規(guī)格種植設計中除常規(guī)性原則外,在斷裂帶區(qū)域內還需考慮地面開裂和沉降引起的樹木倒伏等災害,需注意以下幾點:首先,苗木選擇上多選擇深根性和根系發(fā)達的樹種,增強其抗倒伏能力;其次,苗木規(guī)格以中小規(guī)格苗木為主,盡量不使用或減少使用大規(guī)格和超大規(guī)格苗木。小規(guī)格苗木更新復壯快,根系恢復能力強,超大規(guī)格苗木的土球相對地上部分比例偏小,加上樹木已達成年,根系恢復緩慢,移植后的固土能力較弱,加大了支撐難度;第三,適當增大苗木的土球直徑,最好采用容器苗,以提高苗木根系數(shù)量,有利于移栽后根系的生長,提高固土能力;第四,在穿越斷裂帶的園路兩側,大型喬木不宜緊鄰園路種植,應避開10~15m以上的安全距離,以免在災害發(fā)生時樹木倒伏對園路和游人造成影響;最后,在苗木栽植后必須做好牢固的支撐保護,支撐形式應優(yōu)先考慮穩(wěn)定性,大中型喬木應使用井字形支撐,小喬木使用三角支撐,不宜采用鋼絲繩、一字樁或地下隱形支撐方式3.2.8電纜線的布局和指標由于給排水、電氣管線不可避免的需要穿過斷裂帶,萬一發(fā)生破損時,地下管線的檢修比較困難,在設計中必須做好對管線的保護。首先在線路布局上,盡量合并后穿越主裂縫區(qū),減少斷裂的概率。其次在選材上,穿越斷裂帶尤其是主裂縫區(qū)的管線,應選用拉伸強度較高的管材,給排水管可采用高密度聚乙烯管,電纜套管采用高密度聚乙烯管或鍍鋅鋼管,同時應仿照防水層做法,將電纜預留一部分拉伸余量,不得將線纜繃直。第三,可在管線外加裝一層波紋套管,有利于提高其抗變形能力。3.2.9應急避險場所地震斷裂帶區(qū)域是地震高發(fā)區(qū),昌平濱水森林公園作為北七家地區(qū)唯一的綜合性公園,必然承擔著應急避險的功能要求,根據(jù)北京市地方標準《公園綠地應急避險功能設計規(guī)范》和昌平區(qū)未來科技城綠地規(guī)劃設計成果,公園充分利用現(xiàn)有設施,在不影響景觀的情況下,將其改造成大型或永久性應急避險場所,做到平災結合,達到可持續(xù)發(fā)展的目的綜合考慮公園的規(guī)劃,按照北京市應急避險人均面積3m應急避險場所的設置綜合考慮交通可達性、場地豎向與建筑布局以及疏散人員數(shù)量,主要設置在距離公園各入口較近的開闊平坦區(qū)域,如停車場、集散廣場、疏林草坪區(qū)等,緊鄰公園主園路,災害發(fā)生時利用5m寬的主園路作為避難救援通道。公園面積較大,且分布在溫榆河兩側,故在南區(qū)主入口設置1個主要應急指揮中心,5個次級應急指揮中心,大體均勻分布在溫榆河兩側。在公園永久廁所周圍設置10~20個室外簡易應急坑位,平時上部覆蓋混凝土板及草坪,共計約10處。廁所內配備滅火器作為緊急避難時使用。各處避難場所均配備應急水源、發(fā)電及應急廣播系統(tǒng)(圖5)。斷裂帶主裂縫及其兩側的避讓區(qū)禁止作為應急避險場所使用,并需設置相應標識進行提醒,災害發(fā)生時還應設置警戒線等安全標識3.3雨水花園設計中的問題通過一系列的改造措施,昌平濱水森林公園能在保證斷裂帶區(qū)域安全的前提下,充分服務于周邊市民,發(fā)揮其作為區(qū)域性中央公園的游憩、休閑、娛樂、運動和生態(tài)功能,并能在災害發(fā)生時發(fā)揮災害應急避險場地的作用。但在規(guī)劃設計和工程建設中,還存在若干不足和需要改進的地方。3.3.1公園在設計之初就考慮到設計下凹式綠地和雨水花園,吸收利用一部分雨水補充地下水,但施工中發(fā)現(xiàn)由于地處溫榆河故道,地下有若干不透水層,雨水下滲速度較慢,效果不佳,需要使用工程處理手段增加其下滲速度。3.3.2公園面積較大,部分公廁和服務建筑距離市政管網較遠,且由于地勢較低,無法排入市政污水管網,收建設費用限制,采用車輛定期清理的形式運往園外,后期可考慮采用小型污水處理中心的形式自行處理。3.3.3周邊居